Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Overvågning med flere systemer til identifikation af anfald, arytmier og apnø hos bevidste tilbageholdte kaniner

Published: March 27, 2021 doi: 10.3791/62256
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 1
1Department of Pharmacology, Upstate Medical University, 2Department of Neurology, Upstate Medical University, 3Strong Epilepsy Center, Departments of Neurology, Anesthesiology / Perioperative Medicine, & Pediatrics, University of Rochester Medical Center

Summary

Ved hjælp af samtidig video-EEG-EG-oximetry-capnography udviklede vi en metode til at evaluere kaninmodellernes modtagelighed for at udvikle provokerede arytmier og anfald. Dette nye optagelsessystem etablerer en platform til at teste effektiviteten og sikkerheden af terapi og kan fange den komplekse kaskade af multisystemhændelser, der kulminerer i pludselig død.

Abstract

Patienter med ionkanalopatier har stor risiko for at udvikle anfald og dødelige hjertearytmier. Der er en højere forekomst af hjertesygdomme og arytmier hos personer med epilepsi (dvs. epileptisk hjerte).) Derudover er hjerte- og autonome forstyrrelser blevet rapporteret omkring anfald. 1:1.000 epilepsipatienter/år dør af pludselig uventet død i epilepsi (SUDEP). Mekanismerne for SUDEP er stadig ufuldstændigt forstået. Elektroencefalogrammer (EEG) og elektrokardiogrammer (EKG) er to teknikker, der rutinemæssigt anvendes i kliniske omgivelser til at detektere og studere substrater/udløsere til anfald og arytmier. Mens mange undersøgelser og beskrivelser af denne metode er hos gnavere, adskiller deres hjerte elektriske aktivitet sig betydeligt fra mennesker. Denne artikel indeholder en beskrivelse af en ikke-invasiv metode til optagelse af samtidig video-EEG-EEG-ecg-oximetry-capnography hos bevidste kaniner. Da hjerte elektrisk funktion er ens hos kaniner og mennesker, giver kaniner en fremragende model af translationelle diagnostiske og terapeutiske undersøgelser. Ud over at skitsere metoden til dataindsamling diskuterer vi de analytiske tilgange til undersøgelse af neuro-hjerte elektrisk funktion og patologi hos kaniner. Dette omfatter arytmidetektion, spektralanalyse af EEG og en anfaldsskala udviklet til tilbageholdte kaniner.

Introduction

Elektrokardiografi (EKG) anvendes rutinemæssigt i kliniske omgivelser til at vurdere dynamikken i hjerteelektrisk ledning og den elektriske aktiveringsgenvindingsproces. EKG er vigtigt for at opdage, lokalisere og vurdere risikoen for arytmier, iskæmi og infarkt. Typisk, elektroder er fastgjort til patientens bryst, arme og ben for at give en tre-dimensionel opfattelse af hjertet. En positiv deformation produceres, når retningen af myokardie depolarisering er mod elektroden, og der produceres en negativ deformation, når retningen af myokardie depolarisering er væk fra elektroden. Elektrografiske komponenter i hjertecyklussen omfatter atriepolarisering (P-bølge), atrie-ventrikulær ledning (P-R-interval), ventrikulær excitation (QRS-kompleks) og ventrikulær repolarisering (T-bølge). Der er store ligheder i EKG og handling potentielle foranstaltninger på tværs af mange pattedyr, herunder mennesker, kaniner, hunde, marsvin, svin, geder og heste1,2,3.

Kaniner er en ideel model til hjerteoversættelsesforskning. Kaninhjertet ligner det menneskelige hjerte med hensyn til ionkanalsammensætning og handlingspotentiale egenskaber2,4,5. Kaniner er blevet brugt til generering af genetiske, erhvervede og lægemiddelinducerede modeller af hjertesygdom2,4,6,7,8. Der er store ligheder i hjerte eKG og handling potentielle reaktion på lægemidler hos mennesker og kaniner7,10,11.

Pulsen og hjerte elektrisk aktivering-inddrivelse proces er meget forskellig i gnavere, sammenlignet med kaniner, mennesker og andre større pattedyr12,13,14. Gnaverhjertet slår ~10 gange så hurtigt som mennesker. I modsætning hertil er der til det iso-elektriske ST-segment i humane og kanin-EKG'er ikke noget ST-segment hos gnavere14,15,16. Også gnavere har en QRS-r 'bølgeform med en omvendt T-bølge14,15,16. Målinger af QT-intervallet er meget forskellige hos gnavere vs. mennesker og kaniner14,15,16. Desuden er normale EKG-værdier meget forskellige hos mennesker vs. gnavere12,15,16. Disse forskelle i EKG-bølgeformerne kan tilskrives forskelle i den potentielle morfologi og de ionkanaler , der driver hjertereolarisering9,14. Mens den forbigående udadgående kaliumstrøm er den største repolarizingstrøm i den korte (ikke-kuppel) hjertevirkningspotentiale morfologi hos gnavere, hos mennesker og kaniner er der en stor fase-2 kuppel på handlingspotentialet, og de forsinkede ensretter kaliumstrømme (IKr og IKs) er de største repolarizing strømme hos mennesker og kaniner4,9,13,17. Det er vigtigt, at udtrykket af IKr. og IKs er fraværende / minimal hos gnavere, og på grund af den tidsmæssige aktivering kinetik af IKr. og IKs det ikke har en rolle i hjertevirkning potentielle morfologi9,13. Således kaniner giver en mere translationel model til vurdering af mekanismerne for narkotika-induceret, erhvervet, og arvet EKG abnormiteter og arytmier4,7,13. Dernæst, som talrige undersøgelser har vist tilstedeværelsen af både neuronale og hjerte elektriske abnormiteter i primær hjerte (Long QT Syndrome18,19,20) eller neuronale sygdomme (epilepsi21,22,23,24), er det vigtigt at studere de underliggende mekanismer i en dyremodel, der nøje reproducerer menneskelig fysiologi. Mens gnavere kan være tilstrækkelige til at modellere den menneskelige hjerne, er gnavere ikke en ideel model for menneskelig hjertefysiologi7.

Elektroencefalografi (EEG) bruger elektroder, normalt placeret på hovedbunden eller intrakranalt, til at registrere kortikale elektriske funktion. Disse elektroder kan registrere ændringer i fyringshastigheden og synkroniciteten af grupper af nærliggende pyramide neuroner i hjernebarken25. Disse oplysninger kan bruges til at vurdere cerebral funktion og vågen / søvn tilstand. EEG'er er også nyttige til at lokalisere epileptiformaktivitet og skelne epileptiske anfald fra ikke-epileptiske hændelser (f.eks. psykogen ikke-epileptiform aktivitet og kardiogene hændelser). For at diagnosticere epilepsi type, provokerende faktorer, og oprindelsen af beslaglæggelsen, epilepsi patienter udsættes for forskellige manøvrer, som kan bringe på et anfald. Forskellige metoder omfatter hyperventilation, fotisk stimulation, og søvnmangel. Denne protokol demonstrerer brugen af fotisk stimulation til at fremkalde EEG-afvigelser og anfald hos kaniner26,27,28,29.

Samtidige video-EEG-EKG optagelser er blevet flittigt brugt hos mennesker og gnavere til at vurdere adfærdsmæssige, neuronale og hjerteaktivitet i løbet af præ-ictal, ictal, og post-ictal stater30. Mens flere undersøgelser har udført EEG - og EKG-optagelser separat hos kaniner4,31,32,33, er et system til erhvervelse og analyse af samtidig video-EEG-EKG i den bevidste fastholdte kanin ikke veletableret34. Dette papir beskriver udformningen og implementeringen af en protokol, der kan optage samtidige video-EEG-EKG-capnografi-oximetry data hos bevidste kaniner med henblik på at vurdere neuro-hjerte elektriske og respiratoriske funktion. Resultater indsamlet fra denne metode kan indikere modtagelighed, udløsere, dynamik og overensstemmelse mellem arytmier, anfald, åndedrætsforstyrrelser og fysiske manifestationer. En fordel ved vores eksperimentelle system er, at vi erhverver bevidste optagelser uden behov for beroligende midler. Kaninerne forbliver i fastholderne i ≥5 timer med minimal bevægelse. Som bedøvelsesmidler forstyrre neuronale, hjerte-, respiratoriske og autonome funktion, optagelser i den bevidste tilstand giver de mest fysiologiske data.

Dette optagelsessystem kan i sidste ende give detaljeret indsigt for at fremme forståelsen af de neurologiske, hjerte- og åndedrætsmekanismer for pludselig uventet død i epilepsi (SUDEP). Ud over neurologisk og hjerteovervågning ovenfor har nylige beviser også understøttet rollen som respirationssvigt som et potentielt bidrag til pludselig død efter et anfald35,36. For at overvåge kaninernes åndedrætsstatus blev oximetry og capnografi implementeret for at evaluere luftvejenes status før, under og efter et anfald. Den her fremlagte protokol er udformet med det formål at vurdere tærskelværdien for farmakologisk og fotiske stimuliinducerede kaninbeslaglæggelser. Denne protokol kan registrere subtile EEG- og EKG-abnormiteter, der muligvis ikke resulterer i fysiske manifestationer. Derudover kan denne metode bruges til hjertesikkerhed og anti-arytmisk effekttest af nye lægemidler og enheder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøg blev udført i overensstemmelse med National Institutes of Health (NIH) retningslinjer og Upstate Medical University Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC). Desuden findes en oversigt over denne protokol i figur 1.

1. Forberedelse af kontrolapparat

  1. computeren til en forstærker med en 64-benet hovedkasse.
    BEMÆRK: Hvert dyr har fire lige subdermale hovedbundsnålelektroder (7 eller 13 mm) til EEG'er fra hovedets 4 kvadranter, 3 bøjede subdermale brystnåleelektroder (13 mm, 35° vinkel) til EKG (Einthovenstrekant), 1 bøjet subdermal pin jorden elektrode på højre ben og 1 lige subdermal hovedbundsstiftelektrode på midten af hovedet tjener som reference.
  2. For at gøre hver8 th pin på headbox en reference, opdatere erhvervelse software indstillinger, erhvervelse fane, så Reference Electrode er "Independent" (dvs. forskning mode).
    BEMÆRK: Dette muliggør optagelser fra op til 7 dyr samtidigt, hver med 7 elektroder plus en dedikeret referenceelektrode og en jordelektrode, alt sammen gennem en forstærker, digitalisator og computer. Alle elektroder erhverves som enpolede kanaler og sammenlignet med referencen (midten af hovedet.) Yderligere bipolar og udvidet bly konfigurationer / montager kan setup under eller efter optagelsen. Da opsætningen har evnen til at registrere fra flere dyr samtidigt, er en jordelektrode fra hvert dyr forbundet parallelt med jordindgangen på forstærkeren (Figur 2).
  3. Fjern kaniner fra deres bur og veje dem for at beregne den passende lægemiddeldosis for hvert dyr. Placer kaninerne i en transportbærer og bring dem til et separat rum for at minimere stress til ikke-eksperimentelle dyr. I denne undersøgelse blev mandlige og kvindelige New Zealand White kaniner og deres efterfølgende afkom brugt. Eksperimenter blev udført på kaniner > 1 måned. På tidspunktet for eksperimentet vejede disse kaniner mellem 0,47 – 5,00 kg.
    BEMÆRK: Da kaninerne skal være i samme rum og i betragtning af kameraet, må kaninerne ikke isoleres fuldstændigt. Der er potentiale for visuelle og auditive manifestationer fra en kanin, der understreger en anden kanin. Derfor er det ideelt at have en kanin i rummet ad gangen, hvilket gøres for de fotiske stimuleringseksperimenter. For alle andre eksperimenter er kaninerne fordelt så meget som muligt, samtidig med at de holder dem alle inden for videokameraets syn. Ideelt set anvendes barrierer, eller kun et dyr studeres ad gangen. Dette var ikke en stor confounder, dakaninernes hjertefrekvenser forblev ret stabile under forsøgene, og der var hyppig tilstedeværelse af søvnspindler. Registreringer fra flere dyr sikrer samtidig, at både kontrol- og testdata for dyr erhverves under de samme miljøforhold.

2. Implantering af EEG-EKG-elektroder og fastgørelse af åndedrætsmonitorer

  1. Fjern en kanin fra transportbæreren og sted i skødet af en siddende efterforsker.
  2. Hold kaninen lodret og hold den tæt påefterforskerenskrop.
  3. Sænk kaninen ned ien liggende stilling med kaninens hoved vedinvestigatorsknæ ogkaninenshoved lavere end resten af kroppen.
    BEMÆRK: Denne manøvre slapper af dyret og minimerer sandsynligheden for, at det forsøger at bevæge sig eller undslippe, mens du placerer elektroderne.
  4. Nu hvor kaninen er sikret i en liggende stilling, skal du bede en anden efterforsker om at sprede pelsen, indtil huden kan identificeres og isoleres fra det underliggende væv.
  5. Der indsættes 35° bøjede elektroder subdermally i hver aksel (Figur 3A).
    BEMÆRK: Elektroderne skal skubbes igennem, så de er sikkert hooked ind i huden, men ikke trænger ind i dybere strukturer. Hvis elektroden kommer ind og derefter ud af huden (gennemgående), reduceres risikoen for, at ledningerne løsnes, når kaninen placeres i fastholdelsesbegrænseren, eller hvis den bevæger sig under forsøget (Figur 3B). Alle elektroder steriliseres med 70% ethanol før placering.
  6. Placer fører på brystet posterior til højre og venstre forben og på maven forreste til venstre bagben. Placer en jordnål-elektrode foran højre bagben på maven (Figur 4A).
  7. Når alle EKG-ledningerne er korrekt placeret, skal du returnere kaninen til en udsat position, med ledningerne, der løber op på den ene side af kaninlivet, og overføre kaninen til en passende størrelse restrainer (f.eks. 6 "x 18" x 6").  Når du placerer kaninen i restrainer, skal du trække den løse ledning opad for at minimere kaninen fra at trække elektroderne ud med benene. Tape ledningerne til siden af fastholderen, så de ikke bliver fanget under kaninen under forsøget (Figur 4B).
  8. Fastgør kaninen i fastholderen ved at sænke fastholdelsen rundt om halsen og låse den på plads. Derudover skal du flytte bagbenene op under dyret og sikre bagfastholdelsesanordningen.
    BEMÆRK: Man skal kunne montere 1-2 fingre i rummet under halsen for at sikre, at den ikke er for stram. Især under forsøg, hvor der kan være motorisk bevægelse, er det vigtigt at stramme ned på fastholdelsen for at minimere bevægelse, potentielle rygskader, lemmer dislokation, og evnen til at sparke ud bag tilbageholdenhed (Figur 4B). Kaniner er blevet opretholdt i restrainer for ~ 5 h uden problemer i forbindelse med øget bevægelse eller tegn på dehydrering.
    1. For små kaniner (f.eks. mindre end 2 måneder) placeres en gummiforstærkerpude under dyret for at hæve kaninen op, hvilket forhindrer kaninen i at hvile halsen på bunden af nakkestøtten (Figur 4C).
      BEMÆRK: Et pludseligt fald i åndedræts- og pulsen kan være sekundært i forhold til nakkeindtrængning. Hvis dette sker, skal du løsne nakkebegrænseren og løftekaninenshoved for at lindre enhver nakkekompression.
    2. Når den bageste tilbageholdenhed ikke nøje spore ryggen / rygsøjlen af kaninen, placere en PVC afstandsstykke for at forhindre enhver bevægelse, der kan forårsage rygskader.
      BEMÆRK: For eksempel kan ~ 14 cm lang x 4 "indre diameter PVC-rør, med den nederste 25-33% fjernet placeres over kaninen med skum for at give passende tilbageholdenhed (Figur 4C).
  9. Nu hvor kaninen er sikkert placeret i holderen, skal du indsætte de 7-13 mm subdermale lige pin-elektroder i hovedbunden (Figur 3A). Brug en 45° vinkel tilgang af indrejse, køre ledningerne op mellem ørerne, og løst binde ledningerne til restrainer bag hovedet for at opretholde bly placering. Placer 5 EEG-kundeemner i følgende positioner: højre forreste, venstre forreste, højre occipital, venstre occipital og en central reference (Cz) bly på punktet mellem de andre 4 kundeemner (Figur 4D).
    BEMÆRK: Elektroder er korrekt placeret, når de er placeret i subkutant væv mod kraniet. Denne placering minimerer artefakt fra næse, ører og andre omkringliggende muskler. Nogle artefakt fra rytmisk næse bevægelse er uundgåelig. De forreste EEG-ledninger skal placeres medialt påkaninensøjne og pege foran. De occipitale fører skal placeres foran ørerne og vil pege i den mediale retning. Cz er placeret i midten af toppen af hovedet på et punkt, der er mellem alle 4 elektroder (halvvejs mellem Lambda og Bregma, langs suturlinjen). Stiften af Cz elektrode peger forresten.
    1. Pass EEG ledninger op mellem ørerne, for at undgå kaninen forsøger at bide ledningerne.
  10. Sæt pulsoximeteret plethysmograph på kaninens øre over den marginale øreåre.
    BEMÆRK: Det kan være nødvendigt at barbere overskydende hår fra øret for at forbedre signalet eller bruge noget gaze til at holde sensoren på plads.
    1. Sørg for, at pulsen på plethysmografien korrelerer med pulsen fra EKG, og at iltmætningen vises (Figur 5C).
  11. Placer forsigtigt ansigtsmasken med capnografirør over kaninens mund og næse (Figur 4H). Fastgør ansigtsmasken med snor viklet rundt om masken og fastgør begge ender af strengen til fastholdelsesbegrænseren. Fastgør den anden ende af capnografirøret til den vitale tegnmonitor.
    BEMÆRK: Det er vigtigt at forhindre snoren i at lægge sig over kaninens øjne under forsøget. For at gøre dette skal du tape strengen til midten af holderen mellem kaninens ører. For at forbedre capnografisignalet skal du oprette en envejsventil ved hjælp af tape og et tyndt stykke nitril, der gør det muligt for ilt at komme ind i T-stykket, og vil lede udåndet CO2 ind i capnografirøret (Figur 4I).

3. Optagelse af video-EEG-EKG

  1. Udfør video-EEG-EKG-optagelse ved hjælp af en kommercielt tilgængelig EEG-software.
    BEMÆRK: De biopotentiale ledninger og video er tid låst for senere at korrelere de elektriske og videosignaler (f.eks. EEG spike med et myoklonisk ryk).
  2. Bekræft optimal forbindelse uden baselinedrift, ingen 60 Hz elektrisk støj og højt signal-til-støj-forhold. Sørg specifikt for, at hver fase af hjertebølgeformen kan visualiseres på EKG' et, og at delta-, theta- og alfabølgerne ikke er visuelt skjult af højfrekvent støj på EEG.
    1. Hvis alle elektroderne producerer for store mængder støj, skal du justere den centrale referenceledning. Hvis kun en elektrode er alt for støjende, skal du skubbe den elektrode dybere ind i huden eller flytte den, indtil der ikke er udsat for metal.
  3. Juster videoen, så alle kaniner kan ses samtidigt, hvilket giver mulighed for korrelation mellem motorisk aktivitet med EEG-fund (Figur 5A).
    BEMÆRK: Systemet rummer samtidige EEG/EKG/oximetry/capnografi optagelser fra op til 7 kaniner.
  4. Start baseline-registreringen fra hvert dyr i mindst 10-20 minutter, eller indtil pulsen stabiliseres til en rolig afslappet tilstand (200-250 bpm), og kaninerne udviser ikke store bevægelser i mindst 5 minutter. Anskaf elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre. For bedre at kunne visualisere data skal lavfrekvensfilteret (=højpasfilteret) være 1 Hz og højfrekvensfilteret (=lavpasfilter) ved 59 Hz.
    BEMÆRK: Et andet tegn på, at kaninen er afslappet, er starten på EEG-søvnspindler (diskuteret senere).
  5. Tilføj tidslåste noter under eksperimentet i realtid for at angive tidspunktet for interventioner (f.eks. lægemiddellevering) og neuro-hjertehændelser (f.eks. EEG-spike, motoriske anfald, ektopisk beat og arytmier) og motor / investigator artefakter.
    BEMÆRK: På grund af den hyppighed, som investigator har brug for til at foretage en intervention (f.eks. fotikstimulering, lægemiddellevering), for at minimere stresset hos en efterforsker, der kommer ind i og ud af rummet og åbner/lukker døren, forbliver investigator på den modsatte side af rummet under hele forsøget. Efterforskeren sidder så langt fra dyret som muligt, og forbliver stille og roligt for at minimere potentielt forstyrre dyrene.

4. Eksperimentelle protokoller

BEMÆRK: Hvert af følgende forsøg udføres på separate dage, hvis de udføres på det samme dyr. Der er en 2-ugers forsinkelse mellem de orale tests sammensatte narkotika undersøgelser, og den akutte terminal pro-konvulsiv stof undersøgelse. Når det er nødvendigt, udføres det fotiske stimulationseksperiment efterfulgt af en 30 minutters ventetid og derefter PTZ-lægemiddelundersøgelsen.

  1. For at gøre det muligt for kaninerne at akklimatisere sig i fastholdelses- og for investigator objektivt at bekræfte stabiliseringen af kardiorespiratoriske satser, instrumenter alle kaniner med kardiorespiratoriske og neuronale sensorer og udføre kontinuerlig videoovervågning i > 1 time, 1 - 3 gange pr. Dyr.
  2. Fotisk stimuleringseksperiment
    1. Ud over den ovenfor beskrevne metode skal du placere en lyskilde med en cirkulær reflektor 30 cm foran kaninen i øjenhøjde, med flashintensiteten indstillet til maksimum (16 candela)29. Lyskilden er angivet med en hvid prik i figur 4E.
      BEMÆRK: Der skal bruges et svagt oplyst rum til at fremkalde det lysfølsommesvar 37.
    2. Dakaninensøjne er på siden af hovedet i stedet for forsiden af hovedet (som hos mennesker), skal du placere 2 spejle på hver side af kaninen og 1 bag kaninen, så lyset kommer ind ikaninensøjne.
      BEMÆRK: Et fladt spejl, der er ≥ 20 cm højt, med ≥ 120 cm langt, skaber et trekantet kabinetomkring kaninen for at sikre, at det blinkende lys kommer ind i kaninens øjne, som det ses i figur 4E.
    3. Tilslut lyskilden til en controller, der har en justerbar hastighed, intensitet og varighed.
    4. Optag video ved hjælp af et kamera med et rødt lys og infrarøde optagelsesfunktioner.
    5. Udsæt kaninerne for hver frekvens i 30 s med åbne øjne og derefter yderligere 30 s med en kirurgisk maske, der dækker deres ansigt for at simulere eller forårsage øjenlukning ved hver frekvens.
      BEMÆRK: Tidligere undersøgelser har vist, at øjenlukning er den mest provokerende manøvre for at fremkalde lysfølsomhed over for beslaglæggelse29. Derudover udviser 10% af lysfølsomme patienter kun elektroencefalografiske tegn, mens deres øjne er lukkede29. Et anfald kan identificeres klinisk ved at observere tilstedeværelsen af hoved og hele kroppen myokloniske ryk, clonus eller en tonic tilstand. EEG-optagelsen analyseres mere grundigt for elektroencefalografisk korrelation (f.eks. pigge, polyspidser og rytmiske udledninger) med motoriske manifestationer for en endelig diagnose af anfaldsaktivitet. Bevægelser, hvor EEG er skjult af muskelartefakt eller bølger af ubestemt epileptogenicitet, bør gennemgås af en epileptolog til bekræftelse.
    6. Forøg fotiske stimulatorfrekvensen fra 1 Hz til 25 Hz i trin på 2 Hz. Udfør derefter den samme fotostimuleringsprotokol, men denne gang skal du reducere frekvensen fra 60 Hz til 25 Hz i intervaller på 5 Hz.
      BEMÆRK: Hvis en kanin har et anfald, skal forsøget stoppes. Fortsæt med at overvåge kaninen i 30 minutter. Derefter returneres kaninen til boligrummet og overvåges hver 1 time i 3 timer for fuld genopretning. Men hvis den fotiske stimulering fremkalder en fotoparoxysmal respons, springes resten af stigende frekvenser over, og serien startes igen ved at falde fra 60 Hz, indtil der opstår en anden fotoparoxysmal reaktion. Dette vil gøre det muligt at bestemme de øvre og nedre fotiske stimuleringstærskler. Ingen forsinkelse er nødvendig, da den fotoparoxysmale respons ophører, når den fotiske stimulering er ophørt. Hvis det er uklart, om der er opstået et fotoparoxysmalt respons, gentages frekvensen efter en forsinkelse på 10 s38.
    7. Når forsøget er afsluttet, skal du fjerne EEG- og EKG-ledninger fra kaninen og returnere den til sit hjemmebur for rutinemæssig pleje af opdrætspersonale.
  3. Oral administration af medicin
    1. Da mange lægemidler tages oralt, forberede mundtlige forbindelser ved at blande med mad-grade æble sauce. Bland 0,3 mg/kg E-4031 i 3 mL æblesauce og læg den i en 3 mL oral/vandingssprøjte uden en nål.
      BEMÆRK: Flere medikamenter kan administreres på denne måde, herunder testforbindelser, lægemidler, der er kendt for at ændre QT-varigheden (moxifloxacin eller E-4031) og en negativ kontrol eller køretøj. Nogle lægemidler er ikke tilgængelige i en intravenøs formulering. Derudover ordineres mange lægemidler i en mundtlig formulering, og derfor kan en intravenøs administration have mindre klinisk relevans.
    2. Løft overlæbene og skub spidsen af den orale sprøjte ind i siden afkaninensmund, som er uhindret afkaninenstænder, og injicere al medicin og æblesauce ikaninensmund.
    3. Fortsæt video-EEG-EKG-optagelsen i 2 timer, og vend derefter dyret tilbage til sit hjemmebur for rutinemæssig pleje.
    4. På den eksperimentelle dag 2 og 3 skal du forbinde kaninen til video-EEG-EKG, optage 10-20 min baseline, derefter injicere den samme medicin og optage i 2 timer.
    5. Efter 1 uges udvaskning skal du udføre 10-20 min baseline og derefter give hver kanin en enkelt dosis placebo i 3 på hinanden følgende dage og registrere i 2 timer.
      BEMÆRK: Administration af oral medicin kan udformes som en crossover-undersøgelse, hvor placebo gives i uge 1 og medicin i uge 2.
  4. Intravenøs medicin eksperiment (Pentylenetetrazol, PTZ)
    1. For at visualisere den marginale øreåre skal du barberekaninensbagside. Brug en 70% ethanolservietter til at desinficere stedet og udvide den marginale øreåre. Dette angives med den sorte stiplede ovale i figur 4F.
    2. På dette tidspunkt skal man fåen eksperimentator til at dække kaninens ansigt med hånden for at mindske stresset af proceduren til kaninen. En anden eksperimentator forsigtigt cannulates den marginale øre vene med en steril 25-G angiocatheter.
    3. Når kateteret er i venen, skal du placere et sterilt injektionsstik for enden af kateteret, så en nål kan introducere medicin intravenøst. Placeringen af injektionsstikket angives med en blå cirkel i figur 4G.
    4. Lav en skinne ved at pakke 4 x 4 tommer gaze med tape,så den danner en rørform og placerer den inde i kaninens øre. Tape derefter skinnen til øret, så kateteret er fastgjort på plads og forbliver oprejst, svarende til det ikke-kateteriserede øre.
    5. Der injiceres 1 mL af 10 USP-enheder pr. mL hepariniseret saltvand.
      BEMÆRK: Kateteret og beholderen skal være synligt renset for luft og forblive patent. Hvis kateteret ikke er i beholderen, vil sprøjten ikke skubbe let, og der vil være akkumulering af saltvand i det subkutane væv.
    6. Giv kaninerne trinvise doser PTZ intravenøst fra 1 mg/kg til 10 mg/kg i trin på 1 mg/kg hver 10 min. Noter i starten af hver dosis for at angive, hvilket dyr der injiceres, og koncentrationen af medicinen.
      BEMÆRK: Dette gør det muligt at foretage vurderinger af de akutte og additive virkninger af PTZ-administration. Alternativt får kaninen for yderligere at vurdere de kroniske virkninger af lavdosis PTZ gentagne doser ved hver lavdosiskoncentration, 7 doser ved 2 mg/kg, 3 doser ved 5 mg/kg og derefter 3 doser ved 10 mg/kg, hver dosis adskilles med 10 min.
    7. Efter hver dosis skal du omhyggeligt overvåge video-EEG-EEG-capnography-oximetry for neuro-hjerte elektriske og respiratoriske abnormiteter og visuelle tegn på epileptiform aktivitet. Bemærk disse ændringer i realtid og under efteranalysen.
      BEMÆRK: Beslaglæggelse aktivitet begynder ofte inden for 60 s PTZ administration.

5.Konklusion af ikke-overlevelse eksperimenter.

  1. Hvis kaninen ikke oplevede pludselig død i løbet af PTZ-eksperimentet, skal du administrere 1mL på 390 mg natrium pentobarbital for hver 4,54 kg kropsvægt (eller 1,5 mL til alle kaniner), efterfulgt af en 1 mL rødme af normal saltvand. Overvåg EKG'et for at sikre, at kaninen får hjertestop.
  2. Når kaninen oplever hjertestop, skal du hurtigt udføre en obduktion for at isolere forskellige organer, herunder hjertet, lungerne, leveren, hjernen, skeletmusklen og alt andet væv, der er nødvendigt for efterfølgende molekylære / biokemiske analyser.
  3. Kassér kaninen i henhold til institutionelle politikker.

6. Analyse af EKG

  1. Brug kommercielt tilgængelig EKG-analysesoftware til visuelt at inspicere EKG'et og til at identificere perioder med takykardi, bradykardi, ektopiske beats og andre arytmier (figur 6). For at reducere mængden af data, der skal gennemgås, skal du oprette et tachogram, hvilket vil øge den lethed, hvormed perioder med takykardi, bradykardi eller uregelmæssigheder i RR-intervallet kan identificeres.
    BEMÆRK: EKG-abnormiteter (f.eks. QTc-forlængelse) og arytmier identificeres manuelt ved at gennemgå EKG for abnormiteter i satsen (f.eks. brady-/tachy-arrhythmias), rytme (f.eks. for tidlige atrie-/ventrikulære komplekser), ledning (f.eks. atrio-ventrikkulær blok) og bølgeform (f.eks. ikke-sinus atrie/ventrikulær takykardi og fibrillation.) Arytmier kan påvises ved at gennemgå tachogrammet for uregelmæssigheder i RR-intervallet. Takykardi kan identificeres ved dele af tachogrammet, hvor pulsen er over 300 slag i minuttet. Bradykardi identificeres, når pulsen er mindre end 120 slag i minuttet på tachogrammet.
  2. Brug kommercielt tilgængelig EKG-analysesoftware til at udføre standardmålinger af EKG (puls, hjertecyklusintervaller) ved baseline og ved provokation (f.eks. investigator, der manipulerer dyret, administration af testmidler og anfaldsfremkaldte EKG-ændringer).

7. Analyse af video-EEG

  1. Rul visuelt gennem video- og EEG-sporingen ved hjælp af kommercielt tilgængelig software til at identificere basissignalet (figur 7) og tilstedeværelsen af forventede EEG-udledninger såsom søvnspindler (figur 8) og knudepunktbølger (figur 9).
    BEMÆRK: Selvom der erhverves elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre, skal data vises med lavfrekvent filter (dvs. højpasfilter), der er indstillet til 1 Hz, og baseret påNyquistssætning er højfrekvensfilteret (dvs. lavpasfilter) indstillet til 120 Hz for at undgå at gå glip af noget signal. Filtrene kan justeres for at give mulighed for bedre visualisering og støjreduktion (f.eks. 1-59 Hz), når du gennemgår lavere frekvens (<25 Hz) EEG-aktivitet.
  2. Ud over capnografi bølgeformer, skal du bruge næse bevægelse artefakt på EEG at bestemme tilstedeværelsen versus fravær af vejrtrækning. Dette kan også korreleres med næsebevægelser, der ses på videooptagelsen.
  3. Rul visuelt gennem video- og EEG-sporingen ved hjælp af kommercielt tilgængelig software for at skelne mellem epileptiske vs. ikke-epileptiske (f.eks. bevidste) bevægelser i mindst 1 minut efter hver dosis PTZ (Figur 10). Søg efter epileptiske udledninger i mellemikanen og EEG-ændringer før, under og efter anfald. Et anfald kan identificeres klinisk ved at observere tilstedeværelsen af hoved og hele kroppen myokloniske ryk, clonus, eller en tonic tilstand med en EEG korrelere. EEG-ændringerne kan omfatte EEG-pigge, polyspidser og rytmiske udledninger.
    BEMÆRK: Bevægelser, hvor EEG er skjult af muskelartefakt eller bølger af ubestemt epileptogenicitet, bør gennemgås af en neurolog til bekræftelse. Det kan være en fordel at fokusere videoen på en kanin for at se dens adfærd, såvel som dens EEG- og EKG-optagelser, nærmere (Figur 5B).
  4. Score video-EEG for anfald baseret på typen og sværhedsgraden af motoriske manifestationer, som typisk forekommer inden for 1 minut efter PTZ injektion (Tabel 1).
  5. Efter et fotisk stimulationseksperiment skal du analysere EEG's occipitale ledninger for tilstedeværelsen og fraværet af den occipitale kørerytme ved at oprette et spektralanalyseplot i kommercielt tilgængelig EEG-analysesoftware. Den occipitale kørerytme vil skabe et højdepunkt i spektralanalysen, der svarer til hyppigheden af den fotiske stimulator (Figur 11).
    BEMÆRK: Fotisk stimulering kan frembringe harmoniske frekvenstoppe ud over toppen af den grundlæggende frekvens.

7. Analyse af åndedrætsfunktionen

  1. Gennemgå outputtet fra overvågningen af vitale tegn (figur 4I) og eksporter signalet til yderligere analyse.
  2. Bemærk ændringen i åndedrætsmønsteret under et anfald og efter et anfald, især tidspunktet, når apnø begynder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den ovenfor beskrevne metode er i stand til at opdage abnormiteter i hjernens og hjertets elektriske ledningssystem samt åndedrætsforstyrrelser. En dataindsamlingssoftware bruges til at vurdere EKG-morfologien og detektere unormale hjertefrekvenser, ledningsforstyrrelser eller EKG-rytmer (atrie/ventrikulære ektopiske beats og brady-/tachy-arrhythmias) (Figur 6). Ud over at visualisere EKG-morfologien analyseres sporene for at kvantificere RR-intervallet, pulsen, PR-intervallet, P-varigheden, QRS-intervallet, QTC, JT-intervallet ogT-toppen tilT-slutintervallet. Analyse af disse data viser, at tachy-/brady-arrhythmias let opdages.

Ud over at analysere EKG-data analyseres EEG-data også. Baseline EEG blev indsamlet og analyseret ved hjælp af spektralanalyse (Figur 7). Disse data viser, at de occipitale kundeemner har en højere amplitude end frontledningerne, og at den dominerende frekvens i alle kundeemner er i deltaområdet. Det er vigtigt at kunne optage EEG'er fra kaniner med et højt signal til støjforhold for at detektere epileptiformudladninger og udføre yderligere analyse på optagelsen. Bølger, der har en lignende morfologi og frekvens som menneskelige søvnspindler, er vist i figur 8. Knudepunktbølger, der stammer fra midten af hovedet, er vist i figur 9. Ud over normale EEG-ændringer noteres der også forskellige bevidste ikke-epileptiske kaninbevægelser under baseline-optagelser for at skelne dem fra epileptiformudladninger (figur 10). Video-EEG optagelser af de viste bevægelser, såvel som andre, er tilgængelige i Supplerende Movie 1-11.

Flere metoder blev implementeret for at forsøge at fremkalde anfald. Den første metode anvendte fotisk stimulation ved 1-60 Hz med åbne øjne og lukkede (Figur 4E). Fordi placeringen af øjnene på kaninen er lateral snarere end forreste som mennesker, er spejle ansat til at lede lys ind i kaninens øjne ved hjælp af en enkelt lyskilde. En analyse af EEG fra det fotiske stimulationseksperiment ved 3 Hz viser en stærk occipital kørerespons ved den forventede 3 Hz frekvens (Figur 11). Ud over fotisk stimulation injiceres kaniner med pentylenetetrazol (PTZ, GABA A-blokker) via et kateter i venstre marginale øreåre (Figur 4G). Injektion af PTZ forårsager varierende grader af anfaldsaktivitet inden for 1 minut og er forbundet med forskellige EEG-bølgeformer. Et par repræsentative bølgeformer, som omfatter theta brister, store amplitude theta brister, polyspike bølger, lav spænding polyspike bølger, rytmisk gamma brister, og elektrocerebral stilhed (ECS) er vist i figur 12, Figur 13, Figur 14, Figur 15, Figur 16, Figur 17.

For at identificere et anfald anvendes flere kriterier. Videoen gennemgås for at identificere eventuelle anfaldsmotoriske manifestationer. For at bekræfte, at motoraktiviteten var resultatet af epileptisk aktivitet, vurderes EEG-signalet for en tidsmæssigt korreleret EEG-spike, polyspike, skarp bølge eller rytmisk udledning. Hvis du er i tvivl, gennemgås video-EEG af en anden efterforsker og / eller en epileptolog til verifikation. Anfaldsstart defineres som det første tilfælde af rytmiske EEG-udledninger (EEG-anfaldsstart) og motoraktivitet (klinisk anfaldsstart). EEG og klinisk anfald slutter, når der observeres ophør af rytmiske EEG-pigge og motoraktivitet. Ud over forskellige EEG bølgemorfologier udviklede kaniner sig gennem stadig mere generaliserede og stadig mere langvarige motoriske anfald. Der blev oprettet en beslaglæggelsesskala, fordi hverken Racine-beslaglæggelsesskalaen eller dens ændrede versioner fandt anvendelse på tilbageholdte kaniner (tabel 1). Videoer af repræsentative motor beslaglæggelse aktivitet er vist i Supplerende Movie 17, Supplerende Movie 18, Supplerende Movie 19, Supplerende Movie 20, Supplerende Movie 21, Supplerende Movie 22.

Den metode, der præsenteres her, er også i stand til at bestemme multisystemkaskaden af begivenheder, der går forud for anfaldsmedieret pludselig død (Figur 18). Forskellige patologier omfatter: elektrocerebral stilhed (ECS), åndedrætsstop (apnø), brady-/tachy-arrhythmias, og hjertestop (asystole.) Under forsøgene oplevede en kanin pludselig død efter at have haft et farmakologisk induceret anfald. I denne kanin var der en sekvens, der begyndte med åndedrætsstop, derefter ECS, atrioventricular blok, flere ikke-vedvarende tachyarrhythmias, bradykardi og i sidste ende asystole.

Figure 1
Figur 1: Oversigt over forsøgsprotokollen. For at give et overblik over de vigtigste trin i denne protokol blev der oprettet et tal. Dette tal skitserer, at kontrolapparatet skal udarbejdes, efterfulgt af tilslutning af udstyret til kaninen og sikring af, at signal af høj kvalitet overholdes. Efter dette trin kan det tilsigtede eksperiment udføres, organer kan indkøbes og video-EEG-EEG-EKG-capnografi-oximetridata analyseres. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: Eksperimentelt udstyr. Diagram over eksperimentel opsætning, som omfatter en computer, infrarødt lys, mikrofon, videokamera, vital tegn skærm, 64-pin headbox, forstærker, digitizer, 8 elektroder (5 EEG, 3 EKG) + jorden for hvert dyr, der er forbundet til headbox. Ledningerne er farvekodede i henhold til følgende: 4 blå EEG, 1 sort EEG reference, 3 røde EKG, 1 grøn jord. Restrainer boks, der holder kaninerne, vises ikke. Denne opsætning gør det muligt at registrere op til 7 kaniner samtidigt. Den gule linje repræsenterer capnografirøret og forbinder ansigtsmasken med den vitale tegnmonitor. Den blå linje repræsenterer oksetråden, der er forbundet til den vitale skiltemonitor. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: Billede af EEG- og EKG-elektroder. (B) Sådan tilsluttes EKG-elektroden i kaninens subkutane væv, så den er igennem. Forkortelser (LL: Venstre ben, RA: Højre arm, RL: Højre lem, LA: Venstre arm, RF: Højre frontal, LF: Venstre frontal, Cz: Center, RO: Højre occipital, LO: Venstre Occipital). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: Kanin tilsluttet udstyr. (A) Placering af EKG-elektroder, venstre arm er angivet med en gul prik. Højre arm er angivet med en hvid prik. Venstre ben er angivet med en rød prik. Jorden foran højre ben er angivet med en grøn prik. (B) Kanin i fastholdelsesbegrænser med ECG- og EEG-elektroder fastgjort. (C) Ungkanin i en fastholdelsesvogn med passende modifikationer for at imødekomme en mindre kanin, herunder en booster under kaninen, halsskummet og det afskårne PVC-rør. (D) Kanin i fastholdelsesbegrænser med placering af EEG-elektroder. Højre frontal er angivet med en orange prik. Venstre frontal er angivet med en rød prik. Højre Occipital er angivet med en gul prik. Venstre Occipital er angivet med en blå prik. Referencen er angivet med en sort prik. (E) Kanin i fastholdelsesglas med fotisk stimulator og spejl kabine setup. Lyskilden er angivet med en hvid prik. (F) Marginal øreåre efter kaninens øre er blevet barberet og tørret med alkohol. (G) Kanin med angiocatheter sikkert tapede i venstre marginale øre vene. Injektionsstikkets sted er angivet med en blå prik. (H) Kanin med ansigtsmaske fastgjort til capnografirøret med et T-stykke, der indeholder en envejsventil. (I) Diagram over ansigtsmaske og T-stykke, der er forbundet med capnografirøret. Under inspirationen er rumluften i stand til at komme ind i T-stykket gennem en envejsventil (grøn pil). Ved udløb forlader CO2 T-stykket ved at indtaste capnografirøret (gul pil.) På grund af den lille mængde dødt rum bevares meget lidt CO2 i T-stykket og er generelt mindre end 5 mmHg. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5: Samtidig kaninvideo-EEG-EEG-ECG-capnografi-oximetry. (A) Samtidig video-EEG-EKG-optagelse af 3 kaniner. (B) Zoomet ind på baggrund af samtidig video-EEG-EKG-optagelse fra Rabbit #2. (LL: Venstre ben, RA: Højre arm, LA: Venstre arm) (C)Samtidig registrering af capnografi (gul) og plethysmografi (blå). Målinger, der viser inspireret CO2, tidevand CO2,åndedrætsfrekvens, puls og pulsoximetry, er inkluderet i figuren. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6: Kanin EKG. (a)EKG's basislinje. Leads er vist i standard bipolar frontal plan lemmer bly konfiguration og i den enpolede konfiguration (RA: Højre arm, LL: Venstre lem, LA: Venstre arm) med Cz bly på hovedet som reference. (B)For tidlige ventrikelkomplekser. (C) Sinus bradykardi. D) Sinus takykardi. (E) Baseline kanin EKG sporing med P bølge start, P bølge peak, P bølge ende, QRS bølge start, QRS bølge peak, QRS bølge ende, ST segment højde, T bølge peak, T bølge ende mærket. f) EKG-målinger. Alle målinger er i millisekunder undtagen puls, som er i slag i minuttet. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 7
Figur 7: Baseline EEG og spektralanalyse. (B) Spektralanalyse af EEG viser, at deltabølgeaktivitet er den dominerende frekvens i alle kundeemner. Delta (δ: op til 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) bølger Alpha (α: 8 -15 Hz) bølger Beta (β: 15-32 Hz) bølger Gamma (γ: ≥ 32 Hz) bølger. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Fuld båndbredde elektrografiske data blev erhvervet uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (= høj pass filter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (= lav pass filter) indstillet til 120 Hz. Video-EEG-EG optagelser er vist i Supplerende Film 1 og 2. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 8
Figur 8: Søvnspindel EEG-sporing og spektralanalyse. (a)EEG-sporing under søvnspindler. (B) Spektralanalysen af EEG viser tilstedeværelsen af en yderligere bølge ved 12-15 Hz, hvilket svarer til den frekvens, der er forbundet med søvnspindler hos mennesker. Delta (δ: op til 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) bølger Alpha (α: 8 -15 Hz) bølger Beta (β: 15-32 Hz) bølger Gamma (γ: ≥ 32 Hz) bølger. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). (C) Flere EEG montager af en søvn spindel viser, at de opstår fra midten af hovedet (Cz), hvilket er i overensstemmelse med menneskelige fund. Fuld båndbredde elektrografiske data blev erhvervet uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (= høj pass filter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (= lav pass filter) indstillet til 59 Hz.Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 9
Figur 9: Vertex-bølgesporing og spektralanalyse. (B) Spektralanalysen af knudepunktsbølgerne viser ikke nogen mærkbar forskel i hyppigheden af knudepunktbølgerne. Selv om dette forventes, fordi visuelt frekvensen er mindre end 1 Hz. (C) Flere EEG-montager af knudepunktbølger viser, at de opstår fra midten af hovedet, hvilket er i overensstemmelse med menneskelige fund. Der blev anskaffet elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (=højpasfilter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (=lavpasfilter), der er indstillet til 59 Hz. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 10
Figur 10: EEG-artefakter forårsaget af kaninbevægelse. (B) EEG under et venstre øje blinker. (C) EEG under rytmisk bevægelse af næsen, som er forbundet med tilstedeværelsen af vejrtrækning. (D) EEG under slikke bevægelse. (E) EEG under en episode af kaninen, der strækker hovedet nedad. (F) EEG under komplekse bevidste bevægelser af hele kroppen. Video-EEG af disse bevægelser er tilgængelige i Supplerende Film 3-11. Fuld båndbredde elektrografiske data blev erhvervet uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (= høj pass filter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (= lav pass filter) indstillet til 59 Hz.Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 11
Figur 11: EEG under fotisk stimulation. (B) Spektralanalyse af 3 Hz fobtisk stimulation med toppe ved 3 Hz set i nakkeledningerne, men ikke i frontledningerne. Der blev anskaffet elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (=højpasfilter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (=lavpasfilter), der er indstillet til 59 Hz. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 12
Figur 12: EEG-sporing og spektralanalyse af theta-sprængninger. Theta brister er intermitterende ses i alle EEG fører. Hyppigheden af disse bølger er omkring 4-6 Hz. Delta (δ: op til 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) bølger Alpha (α: 8 -15 Hz) bølger Beta (β: 15-32 Hz) bølger Gamma (γ: ≥ 32 Hz) bølger. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Der blev anskaffet elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (=højpasfilter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (=lavpasfilter), der er indstillet til 59 Hz. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 13
Figur 13: EEG-sporing og spektralanalyse af store amplitude theta-bursts. Store amplitude theta brister ligner i udseende og frekvens til theta bølger, men med en større amplitude. Den hurtige ændring i amplitude gør nogle af disse bølger ser skarpere. Delta (δ: op til 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) bølger Alpha (α: 8 -15 Hz) bølger Beta (β: 15-32 Hz) bølger Gamma (γ: ≥ 32 Hz) bølger. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Der blev anskaffet elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (=højpasfilter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (=lavpasfilter), der er indstillet til 59 Hz. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Video-EEG-EKG optagelse er vist i Supplerende Movie 12. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 14
Figur 14: EEG-sporing og spektralanalyse af polyspikebølger. Polyspike bølger er intermitterende og samtidig ses i alle kundeemner. På spektral analyse, er der flere harmoniske toppe med en grundlæggende frekvens omkring 6 Hz. Delta (δ: op til 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) bølger Alpha (α: 8 -15 Hz) bølger Beta (β: 15-32 Hz) bølger Gamma (γ: ≥ 32 Hz) bølger. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Der blev anskaffet elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (=højpasfilter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (=lavpasfilter), der er indstillet til 59 Hz. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Video-EEG-EKG optagelse er vist i Supplerende Movie 13. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 15
Figur 15: EEG-sporing og spektralanalyse af lavspændingspolyspikebølger. Lavspændings polyspike bølger ligner polyspike bølger, men har en lavere amplitude. Spektralanalysen svarer til polyspikes. Delta (δ: op til 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) bølger Alpha (α: 8 -15 Hz) bølger Beta (β: 15-32 Hz) bølger Gamma (γ: ≥ 32 Hz) bølger. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Der blev anskaffet elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (=højpasfilter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (=lavpasfilter), der er indstillet til 59 Hz. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 16
Figur 16: EEG-sporing og spektralanalyse af rytmiske gammaudbrud. Rytmisk gamma brister i en sprængning mønster ses tydeligst i den forreste fører. På frekvensanalysen er der en ekstra top set omkring 50-55 Hz i de forreste ledninger. Delta (δ: op til 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) bølger Alpha (α: 8 -15 Hz) bølger Beta (β: 15-32 Hz) bølger Gamma (γ: ≥ 32 Hz) bølger. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Fuld båndbredde elektrografiske data blev erhvervet uden filtre, men blev vist med lavfrekvent filter (= høj pass filter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (= lav pass filter) indstillet til 120 Hz. Video-EEG-EG optagelse er vist i Supplerende Movie 14. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 17
Figur 17:EEG-sporing og spektralanalyse af postictal generaliseret EEG-undertrykkelse. Postictal generaliseret EEG-undertrykkelse med det tilsvarende frekvens histogram. Delta (δ: op til 4 Hz) Theta (θ: 4-8 Hz) bølger Alpha (α: 8 -15 Hz) bølger Beta (β: 15-32 Hz) bølger Gamma (γ: ≥ 32 Hz) bølger. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Der blev anskaffet elektrografiske data med fuld båndbredde uden filtre, men data blev vist med lavfrekvent filter (=højpasfilter) indstillet til 1 Hz og højfrekvent filter (=lavpasfilter), der er indstillet til 59 Hz. Y-aksen er Log Power Spectral Density 10*log10(μV2/Hz). Video-EEG-EKG optagelse er vist i Supplerende Movie 15. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 18
Figur 18:Sekvens af pludselig død efter beslaglæggelse. En kanin oplevede pludselig død under PTZ-protokollen, og dødssekvensen er detaljeret. De elektroencefalografiske manifestationer er angivet med grønt. Tid nul er den kliniske ende af anfaldet. Dette efterfølges af post-ictal elektrocerebral stilhed (ECS.) Luftvejsdata vises med rødt og bemærker apnøs ind ved begyndelsen. Elektrokardiografiske oplysninger vises i blå nuancer. Denne kanin oplevede hjerteblok, flere takchyarrhythmias, bradykardi og i sidste ende asystole, hvilket er angivet af den sorte stjerne. Klik her for at se en større version af dette tal.

Tabel 1: Beslaglæggelsesskala for tilbageholdte kaniner. Stigende anfald sværhedsgrad er forbundet med stadig mere vedvarende og mere generaliseret epileptisk motorisk aktivitet. Video eksempler er tilgængelige i Supplerende Film 17-22. Klik her for at hente denne tabel.

Supplerende Movie 1: Baseline kanin video-EEG-EKG optagelse med lys tændt. Når kaninen er placeret i restraineren, bliver kaninen mere afslappet, og baselineoptagelser kan laves. Videoen viser, at kaninen ikke bevæger sig under denne optagelse. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 2: Baseline kanin video-EEG-EKG optagelse med slukket lyset. For at der kan udføres fotiske stimuleringseksperimenter, skal lysene i rummet være slukket. Hvis du slukker lyset i rummet, påvirker det ikke EEG- eller EKG-optagelsen væsentligt. Det er vigtigt, at videokameraet har et infrarødt lys, så kaninen kan ses i mørket. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 3: Muskel artefakt fra bevægelse af venstre øje. Metoden beskriver i dette papir er i stand til at skelne mellem muskel artefakt og epileptiform udledninger. Selv om denne periodiske store amplitude bølge kunne forveksles med et anfald, det sker samtidig med flytning af venstre øje og er derfor mere tilbøjelige til at være forårsaget af muskelaktivitet. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 4: Muskel artefakt fra et venstre øje blink. Video-EEG optagelse er i stand til at registrere et øje blinker på EEG og også fastslå, at det sker samtidig med øjet blinker set på video. Øjet blinker er lateraliseret til venstre side EEG fører. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 5: Muskel artefakt fra kæbemusklen. Den video-EEG er i stand til at opdage bevægelse af små muskler i hoved og hals. Video er uvurderlig for at fastslå, at denne bevægelse skyldes muskler i stedet for epileptiske udledninger fra hjernen. Som forventet opstår signalet forbundet med denne bevægelse fra de occipitale kundeemner. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Film 6: Muskel artefakt fra slikke. EEG-sporingen viser store rytmiske skarpe bølger, der kan være i overensstemmelse med anfaldsaktivitet. Videoen viser, at disse bølger er forårsaget af tungebevægelser og ikke er epileptiske udledninger. Som forventet opstår signalet forbundet med denne bevægelse fra de occipitale kundeemner. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 7: Muskel artefakt fra munden bevægelse. Nye bølger set i deltaområdet er forbundet med bevægelse af munden. Det er vigtigt, at dette kan skelnes fra intermitterende aftagende sekundær til encephalopati ved visualisering af mundbevægelsen, når theta-bølgerne vises. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 8: Muskel artefakt fra hovedet igen. Et stort, langsomt og forbigående fald i amplitude set i frontledningerne er forbundet med drejning af kaninens hoved. Det er vigtigt at bemærke, at der ikke er nogen epileptiske udledninger forud for bevægelsen. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 9: Muskel artefakt fra hoved udvidelse. En stor, langsom og forbigående stigning i amplitude ses i alle fører, når kaninen løfter hovedet. Der er ingen epileptiske udledninger forud for bevægelsen. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 10: Muskel artefakt fra hoved fleksion. Et meget stort fald i amplitude i alle fører ses, når kaninen udvider hovedet nedad. Der er ingen epileptiske udledninger forud for bevægelsen. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 11: Muskel artefakt fra komplekse bevægelse. Mens der i restrainer, kaninen gør en kompleks bevægelse, der involverer hovedet og hele kroppen. Dette skete under baseline-optagelsen, før der blev givet nogen anfaldsfremkaldende medicin. Denne hurtigt forekommende bevægelse blev registreret som en høj amplitude og højfrekvent burst på EEG. Derudover skyldes de rytmiske skarpe bølger, der ses i frontledningerne, næsens bevægelse, som kan ses at være synkron med bølgerne på videoen. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 12: Video-EEG af store amplitude theta brister. Efter PTZ injektion nogle kaniner viste en intermitterende opbremsning af EEG i alle fører. Disse unormale bølger var normalt ikke forbundet med bevægelse. Selvom disse bølger i theta-området ikke er typiske for anfaldsaktivitet, er de forbundet med encephalopati hos mennesker. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 13: Video-EEG af polyspikes. Skarpe bølger kan ses umiddelbart efter injektionen, under et anfald eller i postictalperioden. Disse fund ligner dem, der findes hos mennesker og er forbundet med anfaldsaktivitet. Under polyspikes bemærkes højre øre også at være trækninger, en fysisk manifestation af beslaglæggelsen. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 14: Video-EEG af rytmisk gamma brast. Højfrekvente brister, som dem, der vises i videoen, forekommer ofte i postictal periode og lejlighedsvis efter subthreshold doser af PTZ. Den fysiologiske årsag til disse højfrekvente gamma brister er ukendt. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 15: Video-EEG af postictal generaliseret EEG undertrykkelse. I postictal periode, især efter en generaliseret tonic-klonisk beslaglæggelse, er der ofte undertrykkelse af EEG i alle kundeemner. Store amplitude afbøjninger i postictal periode er vist sig at være forårsaget af muskel artefakt fra myokloniske ryk. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 16: Video-EEG af elektrocerebral stilhed. Denne video viser det høje signal til støjforholdet for denne metode. Med minimal EEG-aktivitet er der ikke noget anerkendende signal fra EEG. Denne specificitet er vigtig, når det bestemmes, hvornår hjernedøden skal være. Derudover skal det bemærkes, at der ofte er resterende hjertefunktion efter hjernedød har fundet sted. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 17: Video-EEG af beslaglæggelse skala fase 0. Anfaldsskalaen er designet til at klassificere sværhedsgraden af motoriske anfald ved at bestemme spredningen og varigheden af beslaglæggelsen. På trin 0 er der ingen synlig anfaldsaktivitet, selv om der kan ses epileptiske udledninger på EEG. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 18: Video-EEG af beslaglæggelse skala fase 1. Fase 1 af beslaglæggelsesskalaen identificeres ved tilstedeværelsen af et kort delvist anfald. Generelt delvise anfald er begrænset til hovedet, snarere end nogen anden kropsdel. Dette kan manifestere sig som enkelthoved ryk, enkelt øre ryk eller andre korte, ikke-rytmiske motoriske aktivitet i forbindelse med epileptiske udledninger på EEG. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 19: Video-EEG af beslaglæggelse skala fase 2. Fase 2 af beslaglæggelsesskalaen identificeres ved et ikke-vedvarende generaliseret anfald. Ofte vil hele kroppen gennemgå en myoklonisk ryk. Dette skelnes fra senere stadier af manglende rytmiskhed. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 20: Video-EEG af beslaglæggelse skala fase 3. Fase 3 af beslaglæggelsesskalaen identificeres ved et vedvarende, rytmisk anfald, der er begrænset til hovedet med hensyn til motoriske manifestationer. Den viste kanin har rytmiske trækninger i ørerne og øjenlåg. Kaninen oplever en kort helkrops myoklonisk ryk, men udvikler sig ikke til rytmisk helkrops-ryk. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 21: Video-EEG af beslaglæggelse skala fase 4. Fase 4 af beslaglæggelsesskalaen identificeres ved et vedvarende, rytmisk anfald, der involverede hele kroppen. Som det kan ses i videoen, er kaninens krop involveret i myoklonus, mens der er relativt lidt bevægelse af ører, øjne og hoved. Klik her for at downloade denne film.

Supplerende Movie 22: Video-EEG af beslaglæggelse skala fase 5. Den sidste fase af anfaldsskalaen, hvis den identificeres ved tilstedeværelsen af både tonic- og kloningsfaserne af beslaglæggelsen. I første omgang er der uorganiseret bevægelse af hele kroppen. Dette efterfølges af tonicstadiet og derefter af anfaldets kloniske fase, indtil beslaglæggelsen forsvinder. Lejlighedsvis oplever kaniner pludselig død efter dette stadium, men sjældent dør de efter et anfald af en lavere sværhedsgrad. Klik her for at downloade denne film.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dette eksperimentelle setup letter detaljerede samtidige video-EEG-EEG-ECG-oximetry-capnography optagelser og analyser hos kaniner, især i modeller af hjerte-og /eller neuronale sygdomme. Resultaterne af denne artikel viser, at denne metode er i stand til at opdage anfald og arytmier og differentiere dem fra elektrografiske artefakter. Forventede resultater blev opnået, når man gav kaniner en prokonvulsiv, som inducerede anfald. De data, der blev indhentet fra video-EEG-optagelserne, kunne analyseres yderligere for at differentiere frivillige bevægelser vs. stigende sværhedsgrad af motoriske anfald og elektroencefalografiske abnormiteter, herunder fotisk kørselsrespons, encephalopati og epileptiformudladninger. Forskellige typer epileptiformudladninger blev yderligere karakteriseret og korreleret med motorisk aktivitet. En analyse af EKG viste en metode, der frembragte et højt signal-støj-forhold og gjorde det muligt at identificere og kvantificere hvert elektrisk korrelat i hjertecyklussen. Denne metode var også i stand til at opdage tilstedeværelsen af hjerte abnormiteter, herunder for tidlig ventrikel komplekser, bradykardi, hjerteblok, takykardi, tachy-arrhythmias og asystole. Udviklingen af en robust metode til yderligere at undersøge neuro-hjerte interaktioner af multi-system sygdomme giver et vigtigt teknologisk fremskridt, der er nødvendigt for bedre at forstå disse sygdomme. Derudover letter overvågning af åndedrætsfunktion over tid en bedre forståelse af åndedrætssvigt efter anfald og dets bidrag til pludselig død.

Denne opsætning giver også et robust system til lægemiddelundersøgelser, såsom test af hjertesikkerhed. Forskningsprojekter, der anvender disse teknikker, er i stand til at undersøge samspillet mellem neuronale, hjerte- og åndedræts manifestationer i realtid. Selvom mange undersøgelser er blevet udført på gnaverhjerter, er resultaterne i kaninhjertet bedre til translationelle undersøgelser, da ionkanaludtrykket, handlingspotentialeegenskaber og EKG-foranstaltninger ligner mennesker. Da der er tale om et klinisk anvendt video-EEG-EEG-EKG-set-up, kan det samme design i fremtiden anvendes på store pattedyr, såsom svin, hunde eller får. Derudover kan denne optagelsesopsætning bruges til intrakraniel EEG-overvågning i den frit bevægende kanin, hvilket muliggør mere omfattende optagelser ved forskellige fysiologiske tilstande, omkring spontane neuro-hjertehændelser og forud for pludselig død. Disse metoder vil være uvurderlige for at belyse mekanismen for SUDEP og for at finde nye behandlinger rettet mod behandling af sygdomme i hjernen og hjertet.

Protokollen i denne artikel har mange kritiske trin, der skal følges for at producere data med et højt signal til støjforhold. Vigtigt før eksperimentet begynder, skal kaninen fastgøres i fastholdelsesbevægelsen for at begrænse store kropsbevægelser, der kan resultere i rygmarvsskader. Alle elektroder kontrolleres for signalkvalitet. Hvis alle elektroder larmer, kan referenceelektroden udskiftes for at forbedre signalet. Hvis enkelte elektroder er støjende, så at en elektrode skal skubbes dybere ind i huden eller fjernes og re-implanteret. Under forsøget kan bevægelsen af kaninerne forårsage, at elektroder fortrænges. Prøv så hurtigt som muligt at udskifte elektroderne uden at blokere visningen af kameraet, så der stadig kan indsamles data fra eksperimentet.

En fordel ved den metode, der er skitseret i denne undersøgelse, er, at det letter efterforskeren at screene et stort antal dyr og er omkostningseffektivt. Der er begrænsninger i denne protokol. Selvom der kun er udført få undersøgelser for specifikt at undersøge den fysiologiske virkning af tilbageholdenhed på kaniner, fandt vi, at kaniner tolererede tilbageholdenhed ekstremt godt. Mange undersøgelser af det auditive system er blevet udført på vågne kaniner i lette begrænsninger. Under disse forhold sidder kaniner stille i timevis uden tegn på stress eller ubehag39. Efter at være blevet placeret i restrainer forsøger kaniner sjældent at undslippe restrainer. De udviser en puls, der er nær baseline og ofte falder i søvn, som bemærket af tilstedeværelsen af søvn spindler på EEG. Kaniner udviser ikke visuel, puls eller andre manifestationer for at antyde, at de er stressede.

En fremtidig retning er at udvikle et system til telemetrisk EEG- og EKG-registrering. Dette ville give mulighed for mere detaljeret analyse under forskellige fysiologiske tilstande, påvisning af spontane anfald og kaskaden af neuro-hjerteændringer forud for pludselig uventet død i epilepsi (SUDEP.) På grund af teknologiske begrænsninger og en relativ mangel på litteratur om EEG hos kaniner blev den præsenterede metode udviklet først. For at tilpasse denne metode til frit bevægelige kaniner ville det kræve kontinuerlig videoovervågning, intra-kraniale EEG-implantater og subkutane EKG-elektroder. Men kronisk respiratorisk capnography ville ikke være muligt. På grund af institutionelle bestemmelser (IACUC) er metoden til ≤5-timers optagelser i fastholdelsesbegrænseren. Hos gnavere er det almindeligt at vurdere tærsklen, dynamikken og typer af anfald ved hjælp af provokerende foranstaltninger, såsom feber, auditiv, maksimalt elektrochok, hyperventilation, søvnmangel og lægemiddelinducerede anfald16,40,41,42,43. Denne protokol vil gøre det muligt at teste en af de tidligere nævnte provokerende foranstaltninger.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Forfattere anerkender denne undersøgelse blev støttet af tilskud fra American Heart Association, American Epilepsi Society, og SUNY Upstate Department of Pharmacology.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
0.9% Sodium Chloride Irrigation, USP - Flexible Container PFIZER (HOSPIRA) 7983-09 Dilutant
10cc Luer Lock syringe with 20G x 1" Needle Sur-Vet SS-10L2025 Used as a flush after drug injection
4x4 gauze sponges Fisher Scientific 22-415-469 Rolled in a tube to splint ear with angiocatheter
Apple Sauce Kirkland 897971 Vehicle for oral medications
Computer Dell Optiplex 5040 Acquisition computer
E-4031 Tocris 1808 Agent known to prolong the QT interval
ECG Electrode RhythmLink RLSND116-2.5 13mm 35-degree bent (0.4 mm diameter) subdermal pin electrodes
EEG Electrode RhythmLink RLSP513 5-twist 13mm straight (0.4mm diameter) subdermal pin electrodes
EEGLAB (2020) Swartz Center for Computational Neuroscience Open Access Can perform spectral analysis of EEG
Ethernet-to-ethernet adapter Linksys USB3G16 Adapter for connecting the camera to the computer
Euthanasia-III Solution Med-Pharmex ANADA 200-280 Contains pentobarbital sodium and phenytoin sodium, controlled substance
Foam padding Generic N/A Reduces pressure applied to the neck of small rabbits by the restrainer in order to prevent the adverse cardiorespiratory effects of neck compression
Heparin Lock Flush Medline EMZ50051240 To maintain patency of angiocatheter
IR Light Bosch EX12LED-3BD-8W Facilitates recordings in the dark
LabChart Pro (2019, Version 8.1.16) ADInstruments N/A ECG Analysis
JELCO PROTECTIV Safety I.V. Catheters, 25 gauge Smiths Medical 3060 Used to catherize marginal ear vein
MATLAB (R2019b, Update 5) MathWorks N/A Required to run EEGLAB
Microphone Sony Stereo ECM-D570P Recording of audible manifestions of seizures
Micropore Medical Tape, Paper, White 3M 1530-1 Used to secure wires and create ear splint
Natus NeuroWorks Natus LC101-8 Acquisition and review software
Pentylenetetrazol (1 - 10 mg/kg always in 1mL volume) Sigma-Aldrich 88580 Dilutions prepared in saline
Photic Stimulator Grass PS22 Stimulator to control frequency, delay, duration, intensity of the light pulses
Plastic wire organizer / bundler 12Vwire.com LM-12-100-BLK Bundle wires to cut down on noise
PS 22 Photic Stimulator Grass Instruments BZA641035 Strobe light with adjustable flash frequency, delay, and intensity
PVC pipe Generic N/A Prevents small rabbits from kicking their hind legs and causing spinal injury
Quantum Amplifier Natus 13926 Amplifier / digitizer
Quantum HeadBox Amplifier Natus 22134 64-pin breakout box
Rabbit Restrainer Plas-Labs 501-TC Various size rabbit restrainers are available. 6" x 18" x 6" in this study.
Rubber pad (booster) Generic N/A Raises small rabbits up in the restrainer to prevent neck compression
SpO2 ear clip NONIN 61000 PureSAT/SpO2
SpO2 sensor adapter NONIN 13931 XPOD PureSAT/SpO2
SRG-X120 1080p PTZ Camera with HDMI, IP & 3G-SDI Output Sony SRG-X120 Impela Camera
Terumo Sur-Vet Tuberculin Syringe 1cc 25G X 5/8" Regular Luer Sur-Vet 13882 Used to inject intravenous medications
Veterinary Injection Plug Luer Lock Sur-Vet SRIP2V Injection plug for inserting the needle for intravenous medication
Webcol Alcohol Prep, Sterile, Large, 2-ply Covidien 5110 To prepare ear vein before catheterization

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kaese, S., et al. The ECG in cardiovascular-relevant animal models of electrophysiology. Herzschrittmacherther Elektrophysiology. 24 (2), 84-91 (2013).
  2. Pogwizd, S. M., Bers, D. M. Rabbit models of heart disease. Drug Discovery Today: Disease Models. 5 (3), 185-193 (2008).
  3. O'Hara, T., Rudy, Y. Quantitative comparison of cardiac ventricular myocyte electrophysiology and response to drugs in human and nonhuman species. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 302 (5), 1023-1030 (2012).
  4. Brunner, M., et al. Mechanisms of cardiac arrhythmias and sudden death in transgenic rabbits with long QT syndrome. Journal of Clinical Investigation. 118 (6), 2246-2259 (2008).
  5. Lengyel, C., et al. Pharmacological block of the slow component of the outward delayed rectifier current (I(Ks)) fails to lengthen rabbit ventricular muscle QT(c) and action potential duration. British Journal of Pharmacology. 132 (1), 101-110 (2001).
  6. Baczko, I., Hornyik, T., Brunner, M., Koren, G., Odening, K. E. Transgenic rabbit models in proarrhythmia research. Frontiers in Pharmacology. 11, 853 (2020).
  7. Rudy, Y., et al. Systems approach to understanding electromechanical activity in the human heart: a national heart, lung, and blood institute workshop summary. Circulation. 118 (11), 1202-1211 (2008).
  8. Zhu, Y., Ai, X., Oster, R. A., Bers, D. M., Pogwizd, S. M. Sex differences in repolarization and slow delayed rectifier potassium current and their regulation by sympathetic stimulation in rabbits. Archives. 465 (6), 805-818 (2013).
  9. Nerbonne, J. M., Nichols, C. G., Schwarz, T. L., Escande, D. Genetic manipulation of cardiac K(+) channel function in mice: what have we learned, and where do we go from here. Circulation Research. 89 (11), 944-956 (2001).
  10. Eckardt, L., et al. Drug-related torsades de pointes in the isolated rabbit heart: comparison of clofilium, d,l-sotalol, and erythromycin. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 32 (3), 425-434 (1998).
  11. Baczko, I., Jost, N., Virag, L., Bosze, Z., Varro, A. Rabbit models as tools for preclinical cardiac electrophysiological safety testing: Importance of repolarization reserve. Progress on Biophysics and Molecular Biology. 121 (2), 157-168 (2016).
  12. Richig, J. W., Sleeper, M. M. Electrocardiography of Laboratory Animals. , Elsevier Inc. (2019).
  13. Edwards, A. G., Louch, W. E. Species-dependent mechanisms of cardiac arrhythmia: A cellular focus. Clinical Medicine Insights. Cardiology. 11, 1179546816686061 (2017).
  14. Salama, G., London, B. Mouse models of long QT syndrome. Journal of Physiology. 578, Pt 1 43-53 (2007).
  15. Zhang, Y., Wu, J., King, J. H., Huang, C. L., Fraser, J. A. Measurement and interpretation of electrocardiographic QT intervals in murine hearts. American Journal of Physiology. Heart and Circulation Physiology. 306 (11), 1553-1557 (2014).
  16. Auerbach, D. S., et al. Altered cardiac electrophysiology and SUDEP in a model of dravet syndrome. PLoS One. 8 (10), 15 (2013).
  17. Aiba, T., Tomaselli, G. F. Electrical remodeling in the failing heart. Current Opinion in Cardiology. 25 (1), 29-36 (2010).
  18. Auerbach, D. S., et al. Genetic biomarkers for the risk of seizures in long QT syndrome. Neurology. 87 (16), 1660-1668 (2016).
  19. Anderson, L. L., et al. Antiepileptic activity of preferential inhibitors of persistent sodium current. Epilepsia. 55 (8), 1274-1283 (2014).
  20. Johnson, J. N., et al. Identification of a possible pathogenic link between congenital long QT syndrome and epilepsy. Neurology. 72 (3), 224-231 (2009).
  21. Devinsky, O., Hesdorffer, D. C., Thurman, D. J., Lhatoo, S., Richerson, G. Sudden unexpected death in epilepsy: epidemiology, mechanisms, and prevention. Lancet Neurology. 15 (10), 1075-1088 (2016).
  22. Bagnall, R. D., et al. Exome-based analysis of cardiac arrhythmia, respiratory control, and epilepsy genes in sudden unexpected death in epilepsy. Annals in Neurology. 79 (4), 522-534 (2016).
  23. Frasier, C. R., et al. Channelopathy as a SUDEP biomarker in dravet syndrome patient-derived cardiac myocytes. Stem Cell Reports. 11 (3), 626-634 (2018).
  24. Glasscock, E. Genomic biomarkers of SUDEP in brain and heart. Epilepsy and Behavior. 38, 172-179 (2014).
  25. Olejniczak, P. Neurophysiologic basis of EEG. Journal of Clinical Neurophysiology. 23 (3), 186-189 (2006).
  26. Gastaut, H., Hunter, J. An experimental study of the mechanism of photic activation in idiopathic epilepsy. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 2 (3), 263-287 (1950).
  27. Fisher, R. S., et al. Photic- and pattern-induced seizures: A review for the Epilepsy Foundation of America Working Group. Epilepsia. 46 (9), 1426-1441 (2005).
  28. Specchio, N., et al. Diagnosing photosensitive epilepsy: fancy new versus old fashioned techniques in patients with different epileptic syndromes. Brain Development. 33 (4), 294-300 (2011).
  29. Kasteleijn-Nolst Trenite, D., et al. Methodology of photic stimulation revisited: updated European algorithm for visual stimulation in the EEG laboratory. Epilepsia. 53 (1), 16-24 (2012).
  30. Mishra, V., Gautier, N. M., Glasscock, E. Simultaneous video-EEG-ECG monitoring to identify neurocardiac dysfunction in mouse models of epilepsy. Journal of Visualized Experiments. (131), e57300 (2018).
  31. Green, J. D., Maxwell, D. S., Schindler, W. J., Stumpf, C. Rabbit EEG "theta" rhythm: Its anatomical source and relation to activity in single neurons. Journal of Neurophysiology. 23 (4), 403-420 (1960).
  32. Petersen, J., Diperri, R., Himwich, W. A. The comparative development of the EEG in rabbit, cat and dog. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 17, 557-563 (1964).
  33. Strain, G. M., Van Meter, W. G., Brockman, W. H. Elevation of seizure thresholds: a comparison of cerebellar stimulation, phenobarbital, and diphenylhydantoin. Epilepsia. 19 (5), 493-504 (1978).
  34. Cheng, Y., et al. Effectiveness of retigabine against levobupivacaine-induced central nervous system toxicity: A prospective, randomized animal study. Journal of Anesthesia. 30 (1), 109-115 (2016).
  35. Nascimento, F. A., et al. Pulmonary and cardiac pathology in sudden unexpected death in epilepsy (SUDEP). Epilepsy and Behavior. 73, 119-125 (2017).
  36. Buchanan, G. F. Impaired CO2-Induced Arousal in SIDS and SUDEP. Trends in Neuroscience. 42 (4), 242-250 (2019).
  37. Van Egmond, P., Binnie, C. D., Veldhuizen, R. The effect of background illumination on sensitivity to intermittent photic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 48 (5), 599-601 (1980).
  38. Harding, G. F., Fylan, F. Two visual mechanisms of photosensitivity. Epilepsia. 40 (10), 1446-1451 (1999).
  39. Kuwada, S., Stanford, T. R., Batra, R. Interaural phase-sensitive units in the inferior colliculus of the unanesthetized rabbit: effects of changing frequency. Journal of Neurophysiology. 57 (5), 1338-1360 (1987).
  40. Kalume, F., et al. Sudden unexpected death in a mouse model of Dravet syndrome. Journal of Clinical Investigation. 123 (4), 1798-1808 (2013).
  41. Xiang, C., et al. Threshold for maximal electroshock seizures (MEST) at three developmental stages in young mice. Zoology Research. 40 (3), 231-235 (2019).
  42. Ross, K. C., Coleman, J. R. Developmental and genetic audiogenic seizure models: behavior and biological substrates. Neuroscience and Biobehavior Reviews. 24 (6), 639-653 (2000).
  43. Faingold, C. L., Randall, M., Tupal, S. DBA/1 mice exhibit chronic susceptibility to audiogenic seizures followed by sudden death associated with respiratory arrest. Epilepsy and Behavior. 17 (4), 436-440 (2010).

Tags

Medicin Problem 169 elektroencefalogram neurologisk beslaglæggelse elektrokardiogram hjerte arytmi oximetry capnografi apnø pludselig død SUDEP kanin
Overvågning med flere systemer til identifikation af anfald, arytmier og apnø hos bevidste tilbageholdte kaniner
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bosinski, C., Wagner, K., Zhou, X.,… More

Bosinski, C., Wagner, K., Zhou, X., Liu, L., Auerbach, D. S. Multi-system Monitoring for Identification of Seizures, Arrhythmias and Apnea in Conscious Restrained Rabbits. J. Vis. Exp. (169), e62256, doi:10.3791/62256 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter